Biochemie kosti Podpůrná funkce Udržování homeostasy minerálů Sídlo krvetvorného systému Anatomie kosti Haversovy kanálky okostice lamely oddělené lakunami Kostní buňky Osteoblasty Osteocyty Osteoklasty 1
Složení kosti Pouze část je tvořena buňkami Převládá kalcifikovaná tkáň (90%) Osteoid (organická matrix) kolagen osteokalcin, osteonektin,, Minerální prvky Krystaly Ca a P (amorfní nebo hydroxyapatit Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 Na +, Mg 2+, Cu 2+, Zn 2+, Pb 2+, F -, HCO - 3 Detail Howshipovy lakuny osteoblasty Haversův kanálek (Howshipova lakuna) osteoklasty Kostní matrix (osteoid) Remodelace kosti (8 (8-12 týdnů) v hnízdech Obměna trabekulární kosti ~ 25 % ročně kortikální kosti ~ 2-32 3 % ročně řízený proces [Ca] a [P[ i ] v ECF 2
Metabolismus Ca (2.2-2.6 2.6 mmol/l) Ca 2+ vázaný na peptid 1.25 mmol/l Volný Neionizovaný (komlexy,, soli) 0.1 mmol/l Ionizovaný (metabolicky aktivní) 1.15 mmol/l Význam Nervové funkce Permeabilita membrán Svalová kontrakce Regulace Kalcitonin Parathyroidní hormon Vit. D3 Parathyroidní hormon (PTH, parathyrin), 84 aa Sekretován na základě koncentrace volného nevázaného Ca v plasmě příštitnými žlázami Účinky Stimuluje resorpci kosti Zvyšuje resorpci Ca v ledvinách Nepřímo zvyšuje resorpce Ca ve střevě (aktivací vit. D3 v ledvinách) Ca 2+ 3
Vitamin D3 - cholekalciferol Účinná forma 1,25-dihydroxy dihydroxy- cholekalciferol (kalcitriol) Účinky Podporuje resorpci kosti Podporuje resorpci Ca ve střevě Ca 2+ Aktivace vit. D3 25 OH 7-dehydrocholesterol UV HO CH 2 Cholekalciferol (vit. D3) neaktivní 1 OH játra strava 25-hydroxycholekalciferol (kalcidiol) 30 mg/ml ledviny PTH 1,25-dihydroxycholekalciferol (kalcitriol) 30 pg/ml 24,25-dihydroxycholekalciferol odpad Kalcitonin (33 aa) Sekretován C buňkami štítné žlázy Účinky Inhibuje resorpci kosti (přímé působení na osteoklasty) Inhibuje zpětnou resorpci Ca v ledvinách Tlumí bolest (působení na CNS) Ca 2+ 4
Poruchy metabolismu Ca Hypokalcemie (méně běžné) Hypoparathyroidismus Vit. D deficience Ledvinové poškození Hyperkalcemie Primární hyperparathyroidismus Nádorová onemocnění Fosfor (0.8 1.4 mmol/l) Membrány, nukleové kyseliny, kofaktory, glykolytické intermediáty Fosforylace regulace enzymů Organofosfáty zdroj E (ATP, kreatin-p) Důležitý anion ICF i ECF vázaný vázaný na lipidy a proteiny Anorganický HPO 2-4 /H 2 PO - 4 Fosfor (0.8 1.4 mmol/l) Většinou protichůdně k Ca (regulace PTH v ledvinách) 5
Hořčík (0.1 1.0 mmol/l) Aktivátor mnoha enzymů ATP existuje jako komplex s Mg 2+ Transmembránový transport K, Ca Vazba podjednotek ribosomů Funkce svalů Nervosvalový přenos vzruchu Ovlivňuje sekreci PTH Hořčík (0.1 1.0 mmol/l) Hlavní kation ICF V plasmě 60% ionizováno, 15% komplexy a soli (P, citrát, HCO - 3 ), zbytek proteiny Regulace kostní hmoty - souhrn Kalcitonin + suprese osteoklastů PTH - aktivace osteoklastů, inhibice syntézy kolagenu v osteoblastech Vit. D3 +/- nezbytný pro mineralizaci, vyšší koncentrace působí osteolyticky Vápník + pouze v dětství, dospívání a ve stáří Fluoridy + stimulují osteoblasty 6
Regulace kostní hmoty - souhrn Věk - od 30 let kostní hmoty ubývá Fyzická aktivita + zvyšuje kostní hustotu Růstový hormon + stimulace tvorby kosti Thyroidni hormony + stimuluje resorpci kosti, která následně stimuluje tvorbu kostní hmoty Glukokortikoidy - přímo inhibují syntézu proteinů osteoblastů,, nepřímo inhibují resorpci Ca ve střevě Estrogen + ovlivňují absorpci Ca ve střevě, nepřímo inhibují osteoklasty Biochemické markery Výstavby kosti Alkalická fosfatasa Osteokalcin Prokolageny Resorpce kosti Hydroxyprolin pyridinoliny Zesíťování pyridinolinu a deoxypyridinolinu v kolagenu 7
Zesíťování pyridinolinu a deoxypyridinolinu v kolagenu Onemocnění kostí 1. Osteomalacie a křivice poškození mineralizace kostí u dospělých, křivice - poškození kosti a mineralizace chrupavek u dětí. nedostatečnost vit. D gastrointestinální poruchy biochemie: většinou snížený Ca PTH zvýšený kalcitriol snížený pokud souvisí s vit. D deficiencí. Onemocnění kostí 2. Osteoporosa (řídnutí kostí) snížení kostní hmoty 1/4 žen a 1/20 mužů nad 60 let. Sekundární osteoporosa může být zapříčiněna: některými léčivy (hl. dlouhodobé užívání kortikosteroidů n. heparinu) kouřením, - alkoholem, - hyperthyroidismem gastrointestinálními poruchami Cushingův syndrom 8
Patofyziologie osteoporosy typu I Estrogen Osteoklasty Osteoblasty Ca v plasmě PTH Dihydroxycholekalciferol Absorpce Ca ve střevě Ztráta kostní hmoty Negativní bilance Ca Ovlivnění osteoporosy kalcitonin Osteoklastická aktivita Ca v plasmě PTH bolest pohyb Resorpce kosti Dihydroxycholekalciferol Absorpce Ca ve střevě Osteoblastická aktivita Výstavba kosti kostní hmota Onemocnění kostí 3. Pagetova choroba - běžná = zvýšená osteoklastická aktivita, která vede ke zvýšené kostní resorpci. Zvýšená aktivita osteoblastů produkuje novou tkáň, ale ta je disorganizačním způsobem opět odbourávána. Klinickým projevem bývá bolest kostí Biochemie: vysoká aktivita ALP zvýšená exkrece Pro-OH v moči 9